[发明专利]气体膨胀系统

说明书

在使用多台膨胀涡轮来膨胀气体从而冷却气体时，使气体的消耗量下降。高压膨胀涡轮具备向轴承部供给轴承气体的气体供给路和使从气体供给路向轴承部供给的轴承气体从该处排出的气体排出路。低压膨胀涡轮具备向轴承部供给轴承气体的气体供给路和使从气体供给路向轴承部供给的轴承气体从该处排出的气体排出路。从高压膨胀涡轮的气体排出路排出的轴承气体向低压膨胀涡轮的气体供给路供给。

技术领域

本发明涉及具有多台膨胀涡轮串联的气体膨胀系统。

背景技术

以往，已知有利用膨胀涡轮来使氦气、氢气等气体绝热膨胀以获得低温的气体膨胀系统。

这样的膨胀涡轮中有时会为了支持旋转轴而使用利用了工艺气体（process gas）的气体轴承。气体轴承大致分为静压气体轴承和动压气体轴承。静压气体轴承有利之处在于负荷容量比动压气体轴承的高，以及膨胀涡轮启动时及停止时在轴承部与旋转轴之间不发生接触。

专利文献1公开了在膨胀涡轮的轴承之中，将径向轴承作为静压气体轴承而供给轴承气体的技术。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2000-120402号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

在应用静压气体轴承的情况下，为了将旋转轴的支持所需的规定压力以上的压力的气体稳定地供给至轴承部，需要例如压缩机这样的高压的气体供给源。因此，极低温冷冻装置所需的消耗动力中包含该压缩驱动力的量，若轴承气体的消耗量增多，可能会使极低温冷冻装置的能效降低。尤其是，在极低温冷冻装置中有时会使用多台膨胀涡轮，若在各个膨胀涡轮之间将向轴承部供给的轴承气体各自无关联地进行供给，则轴承气体的消耗量增大。

因此，本发明鉴于上述情况，其目的在于在多台串联地使用由静压气体轴承支持旋转轴的膨胀涡轮来使气体绝热膨胀以获得低温时，抑制轴承气体的消耗量。

解决问题的手段：

本发明的气体膨胀系统特征在于，具备：第一膨胀涡轮，所述第一膨胀涡轮具有：第一旋转轴；安装于所述第一旋转轴，在所述第一旋转轴旋转时吸入并膨胀气体的第一叶轮；支持所述第一旋转轴的第一轴承部；向所述第一轴承部供给轴承气体的第一气体供给路；和使从所述第一气体供给路向所述第一轴承部供给的轴承气体从所述第一轴承部排出的第一气体排出路；以及第二膨胀涡轮，所述第二膨胀涡轮具有：第二旋转轴；安装于所述第二旋转轴，在所述第二旋转轴旋转时吸入并膨胀气体的第二叶轮；支持所述第二旋转轴的第二轴承部；向所述第二轴承部供给轴承气体的第二气体供给路；和使从所述第二气体供给路向所述第二轴承部供给的轴承气体从所述第二轴承部排出的第二气体排出路；所述第一膨胀涡轮与所述第二膨胀涡轮以被所述第一膨胀涡轮的所述第一叶轮膨胀并排出的气体向所述第二膨胀涡轮的所述第二叶轮供给的形式串联连接；从所述第一气体排出路排出的气体向所述第二气体供给路供给。

发明效果：

能在使用多台膨胀涡轮来使气体膨胀而使气体冷却时将气体的消耗量抑制为较少，因此能将供给气体所消耗的能量抑制为较少。因此能改善系统的能效。

附图说明

图1是本发明第一实施形态的气体的膨胀系统的结构图；

图2是图1的气体的膨胀系统中使用的高压膨胀涡轮及低压膨胀涡轮的结构图；

图3是本发明第二实施形态的气体的膨胀系统中使用的高压膨胀涡轮及低压膨胀涡轮的结构图；

图4是本发明第三实施形态的气体的膨胀系统中使用的高压膨胀涡轮及低压膨胀涡轮的结构图。

具体实施方式

（第一实施形态）